Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)電子線劑量模型的評(píng)估

朱煜和，趙艷群，黎杰

1.涼山州第一人民醫(yī)院，四川 西昌615000；2.四川省腫瘤醫(yī)院，四川 成都610000

Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)電子線劑量模型的評(píng)估

朱煜和1，趙艷群2，黎杰2

1.涼山州第一人民醫(yī)院，四川 西昌615000；2.四川省腫瘤醫(yī)院，四川 成都610000

目的 評(píng)估Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)電子線劑量模型功能。方法 將治療計(jì)劃系統(tǒng)的劑量計(jì)算結(jié)果與IBA三維水箱對(duì)5檔電子線照射、斜入射百分深度劑量的實(shí)測結(jié)果做比較。對(duì)有無補(bǔ)償膠的放療計(jì)劃計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，并與相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)照。結(jié)果 Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算劑量與水箱實(shí)測數(shù)據(jù)誤差在2%以內(nèi)，有無補(bǔ)償膠的劑量變化與相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)論一致。結(jié)論 Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)的電子線劑量模型是正確、可靠的。

電子線計(jì)劃；Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)；術(shù)后放療；開野；斜入射；補(bǔ)償膠

0 前言

電子線治療深度較淺，能夠給靶區(qū)較高劑量，而在靶區(qū)后劑量迅速跌落，有利于保護(hù)腫瘤后的正常組織[1]，主要用于疤痕、乳腺癌胸壁等淺表和皮下組織腫瘤的照射。由于電子線與物質(zhì)作用的物理過程非常復(fù)雜，其靶區(qū)劑量以手工計(jì)算為主，結(jié)果不夠精確。隨著腫瘤放療技術(shù)的發(fā)展，帶有電子線劑量計(jì)算功能的治療計(jì)劃系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)[2]，Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)是其中一款。目前治療計(jì)劃系統(tǒng)的驗(yàn)收涉及X線的討論較多，針對(duì)電子線的較少，我們以O(shè)ncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)為例，探討電子線治療計(jì)劃劑量模型的驗(yàn)收方法和功能特點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 儀器設(shè)備

采用IBA公司的Blue Phantom三維水箱及其配套采集與分析軟件OmniPro-Accept；治療計(jì)劃系統(tǒng)為荷蘭Nucletron公司的Oncentra MasterPlan；加速器為Varian公司的2300C/D。

1.2 評(píng)估方法

1.2.1 開野治療計(jì)劃

開野治療計(jì)劃涉及兩個(gè)因素：限光筒和能量選擇。測量條件為源皮距SSD=100 cm，使用15×15限光筒，加速器自動(dòng)形成方形野，探測器探頭沿著射野中心軸縱向掃描，掃描范圍為水下0～180 mm；電子線能量選擇為6、9、12、15、18 MeV。Oncentra MasterPlan治療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)一個(gè)1 m ×1 m×1 m的等效水模體，按實(shí)測條件制定5個(gè)放療計(jì)劃。

1.2.2 帶補(bǔ)償膠治療計(jì)劃

采用12 MeV電子線垂直照射，制作帶5 mm補(bǔ)償膠和不帶補(bǔ)償膠兩個(gè)放療計(jì)劃并對(duì)其進(jìn)行比較，結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)照。

1.2.3 電子線斜入射治療計(jì)劃

制作6 MeV（20°）、9 MeV（20°）、12 MeV（30°）、15 MeV（30°）、18 MeV（40°）5個(gè)電子線傾斜入射治療計(jì)劃，再由計(jì)劃系統(tǒng)生成與之匹配的驗(yàn)證計(jì)劃，將其由網(wǎng)絡(luò)傳至加速器控制臺(tái)，用水箱進(jìn)行驗(yàn)證。

1.2.4 直觀劑量表示及優(yōu)化

隨機(jī)選取一位乳腺癌患者，在治療計(jì)劃系統(tǒng)中導(dǎo)入其CT掃描圖像，掃描層厚為3 mm，對(duì)胸壁進(jìn)行淋巴結(jié)照射。電子線能量選擇12 MeV，與垂直方向成40°夾角傾斜單野照射。

2 結(jié)果

2.1 開野治療計(jì)劃評(píng)估

電子線治療中，要求靶區(qū)被90%以上的等劑量線包圍，若靶區(qū)后正常組織的耐受劑量較低，靶區(qū)的劑量包裹可差些[3]，我們重點(diǎn)考察了治療深度范圍內(nèi)的劑量精確性，從表1可知，R80～R100等劑量線包圍靶區(qū)，計(jì)劃系統(tǒng)計(jì)算劑量與IBA三維水箱實(shí)測劑量誤差在2%以內(nèi)，可以滿足治療要求。治療計(jì)劃系統(tǒng)與水箱測量結(jié)果顯示表面劑量處較高，達(dá)到70%最大劑量深度以上，且二者結(jié)果差異比治療區(qū)域大，這可能是因?yàn)楸砻嫣庪娮泳€散射嚴(yán)重，不易測準(zhǔn)，以及治療計(jì)劃系統(tǒng)在處理兩種物質(zhì)界面的粒子輸運(yùn)時(shí)需要更復(fù)雜的運(yùn)算模型[4]。我們只做了15×15限光筒的開野治療計(jì)劃，另外，在其它規(guī)格限光筒下也是可行的。

表1 Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)與三維水箱實(shí)測百分深度劑量比較

2.2 帶補(bǔ)償膠治療計(jì)劃評(píng)估

在某些治療中，會(huì)在皮膚表面加一層補(bǔ)償膠，以提高表淺處的劑量。Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)有專門的blous模塊，可以在體表設(shè)計(jì)添加0～3 cm之間任意厚度的補(bǔ)償膠。由等劑量曲線可以看出（圖1），加了補(bǔ)償膠后表面劑量增加，整個(gè)等劑量線上移，高劑量區(qū)絕對(duì)劑量也下降，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合[5]。

圖1 有補(bǔ)償膠和無補(bǔ)償膠時(shí)的劑量分布

2.3 電子線斜入射治療計(jì)劃評(píng)估

由于人體輪廓存在彎曲，電子線照射這些部位的靶區(qū)，與皮膚成傾斜角度入射。與射束正入射相比人體中的等劑量線發(fā)生傾斜，電子線的最大電離深度減小，穿透能力減弱[6]。Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)支持電子線斜入射模式。從表2可以看出，計(jì)劃系統(tǒng)中參考點(diǎn)的劑量顯示與實(shí)測誤差在2%以內(nèi)，表明治療計(jì)劃系統(tǒng)的斜入射計(jì)算模型是正確的。

表2 電子線斜入射時(shí)百分深度劑量

2.4 直觀劑量表示及優(yōu)化評(píng)估

Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)能夠顯示多個(gè)解剖層面的劑量分布，劑量顯示更為詳細(xì)。其劑量體積直方（DVH）圖可以直觀顯示靶區(qū)、皮膚以及鄰近正常器官的平均劑量和最大劑量。根據(jù)DVH圖對(duì)電子線治療計(jì)劃進(jìn)行評(píng)估，優(yōu)化設(shè)計(jì)，最后獲得最大治療增益比，該評(píng)估功能是Oncentra電子線劑量計(jì)算系統(tǒng)最大優(yōu)點(diǎn)之一。圖2給出了乳腺癌病人胸壁照射計(jì)劃的DVH圖。由表3可知，靶區(qū)的最大劑量和平均劑量，與胸壁相鄰肺、心臟的受照劑量，為正常器官所受劑量是否在耐受劑量范圍內(nèi)提供參考。

圖2 乳腺癌病人胸壁電子線計(jì)劃劑量的體積直方圖

表3 乳腺癌病人電子線靶區(qū)及鄰近器官受照劑量

3 討論

Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)在開野適形、斜入射、帶補(bǔ)償膠等各種治療模式中的劑量精度可以滿足臨床要求，已有研究證實(shí)它可以減少放射治療對(duì)正常器官組織的損傷以及并發(fā)癥的發(fā)生[7]。Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)采用快速準(zhǔn)確的蒙特卡羅電子線算法，它在處理不均勻介質(zhì)，空氣間隙層等復(fù)雜模型時(shí)，相比早期的筆形束模型，計(jì)算結(jié)果更接近于實(shí)際情況[8]，其DVH圖是計(jì)算劑量評(píng)估及優(yōu)化有力工具，代表了電子線三維適形計(jì)劃系統(tǒng)的發(fā)展方向[9]。

4 結(jié)論

Oncentra的劑量模型準(zhǔn)確可靠，可以應(yīng)用于臨床。我們對(duì)Oncentra治療計(jì)劃系統(tǒng)電子線模式所做的功能特點(diǎn)分析和驗(yàn)收方法也適用于其它具有電子線計(jì)劃功能的計(jì)劃系統(tǒng)。

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Evaluation of the Electron Beam Model of the Oncentra Treatment Planning System

ZHU Yu-he1, ZHAO Yan-qun2, LI J ie2
1.The First People’s Hospital of Liangshan, Xichang Sichuan 615000, China; 2.Sichuan Cancer Hospital, Chengdu Sichuan 61000, China

Objective To perform a clinical evaluation of the electron beam model of the Oncentra treatment planning system. Methods The dose value were calculated by the Oncentra treatment planning system and compared with the real value that were validated by measurements of fi ve grades of electron beams and percentage depth dose in an IBA 3D (Three Dimensional) water phantom. Comparisons were also made among the calculations of the Oncentra treatment planning system with and without boluses as well as corresponding references. Results The discrepancies between the calculations achieved by the Oncentra treatment planning system and the IBA 3D water phantom were found less than 2%. And the dose changes induced by boluses were in line with the corresponding references. Conclusion The electron beam model for the Oncentra treatment planning system had proven its correctness and stability.

electron beam planning; Oncentra treatment planning system; post-operative radiotherapy; open fi eld; oblique incidence of radiation; boluses

R73

B

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.05.032

1674-1633(2015)05-0101-03

2014-11-21

2014-12-31

作者郵箱：476376044@qq.com